宇宙发展历史

1. 简述人类探索宇宙的历程

古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。 天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。 19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。 20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。

2. 宇宙的起源的发展历程

稳恒宇宙思想所遭遇到的另外困难是，根据牛顿的引力定律，宇宙中的每一颗恒星必须相互吸引。如果是这样的话，它们怎么能维持相互间恒定距离，并且静止地停在那里呢？
牛顿知道这个问题。在一封致当时一位主要哲学家里查德·本特里的信中，他同意这样的观点，即有限的一群恒星不可能静止不动，它们全部会落某个中心点。然而，他论断道，一个无限的恒星集合不会落到一起，由于不存在任何可供它们落去的中心点。这种论证是人们在谈论无限系统时会遭遇到的陷阱的一个例子。用不同的方法将从宇宙的其余的无限数目的恒星作用到每颗恒星的力加起来，会对恒星是否维持恒常距离给出不同的答案。我们现在知道，其正确的步骤是考虑恒星的有限区域，然后加上在该区域之外大致均匀分布的更多恒星。恒星的有限区域会落到一起，而按照牛顿定律，在该区域外加上更多的恒星不能阻止其坍缩。这样，一个恒星的无限集合不能处于静止不动的状态。如果它们在某一时刻不在作相对运动，它们之间的吸引力会引起它们开始朝相互方向落去。另一种情形是，它们可能正在相互离开，而引力使这种退行速度降低
一种现在受到普遍怀疑的宇宙学理论。该理论认为在存在的星系之间的膨胀空间中新物质会产生出来。
若干世纪以来，很多科学家认为宇宙除去一些细微部分外，基本没有什么变化。宇宙不需要一个开端或结束。即使是在发现宇宙正在膨胀之后，这种想法也没有被放弃。托马斯.戈尔德(Thomas Gold)，赫尔曼.邦迪(Herman Bondi)及弗雷德.霍伊尔(Fred Hoyle)于40年代后期提出，物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。这种状态从无限久远的过去一直存在至今，并将永远地继续下去。宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态。稳态理论所要求的创生速率很小，每100亿年中，在一立方米的体积内，大约创生1个原子。稳态理论的优点之一是它的明确性。它非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的 。也正因如此 ，它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。当宇宙背景辐射被发现后，这一理论基本上已被否定。

3. 宇宙的历史

宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
宇宙是物质世界，它处于不内断的运动容和发展中。
《淮南子·原道训》
注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。

千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。
在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。
大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。

150亿年

4. 人类探索宇宙的历史

二战后，美国和前苏联在德国的研究基础上继续从事火箭及其他航天技术的研究工作。到20世纪50年代，美国和前苏联研制的各种类型导弹武器相继问世，形成了导弹武器系统，同时也积累了研制运载火箭的经验，建立了与之配套且初具规模的工业设施。
1957年10月4日，前苏联采用改装的P－7洲际导弹把世界上第一颗人造地球卫星送入太空。 人类要实现上天的愿望必须满足三个条件：第一要有强大的运载工具，第二要有乘坐宇航员的先进的航天器，第三必须弄清高空环境和飞行环境对人体的影响，并找到防护措施。到20世纪50年代，美国和前苏联在这几方面都取得了长足的进步，为载人航天奠定了坚实的技术基础。
1961年4月12日，前苏联首先将载有世界上第一名宇航员尤里·加加林的“东方1号”宇宙飞船送入离地面181～327千米的空间轨道。尤里·加加林的航天飞行，实现了人类梦寐以求的飞天愿望，开创了载人航天的新时代。
美国也紧随其后，1969年7月20日，“阿波罗Ⅱ号”登月舱在月球“静海”区安全着陆，美国宇航员N·A·阿姆斯特朗和E·E·奥尔德林登上月球，实现了人类几千年的梦想，使嫦娥奔月的神话变成了现实，人类探索太空的成就达到了新的高峰。
自第一颗人造卫星成功发射后，在短短不到半个世纪的时间里，人类对太空的探索已取得了飞速发展。从人造卫星的应用到星际探索，从月球探险到火星、土星勘探计划再到彗星“深度撞击”。截至2004年底，世界各国共进行了航天发射4000多次，把5500多个各类航天器送入太空，目前，仍在轨道上或宇宙中运行的航天器大约有1300多个。迄今为止，人类已经研制成功了载人飞船、空间站、航天飞机等三种不同的载人航天器，将500多人送入太空，有12人登上月球，并已开始建造永久性载人空间站。

5. 你了解宇宙的发展史吗

我们已经知道地球是作为一个小分子存在于广大的宇宙中的，关于这个巨内大得超乎想容象的宇宙，“渺小”的人类从没有停止过伟大的探索。宇宙的发展史就是人类最关心的宇宙学问题之一。宇宙学者们认为，宇宙在最初时刻是难以想象的热而小的。它像一粒微小的种子，在空前绝后的大爆炸中开始了另一种恢宏的生涯。于是量子从宇宙的大背景中涌现出来了；统一场分解为强力、引力和电弱力；质子中子随即形成了，这都是在瞬间发生的事。接着是原子核、原子的出现，这样时间过去了100万年；在5000万年以后，作为物质团的恒星、恒星系和星团开始形成；在距今40-50亿年以前，我们的太阳系诞生了，地球作为它的一个成员也随之诞生；在10亿年前，海藻、水母等简单的生命体在地球上出现；在距今2.48亿年前，恐龙已经漫游在地球上了；直到3500万前，真正意义上的智能生物———人类才出现。这是一部宇宙的编年史，在这部历史中，人们只能选取几个有重大意义的点来加以描述，然而对于漫长的宇宙发展过程中所有的细节，人类至今还没有能力模拟或是描绘。

6. 中国探索宇宙的发展历程

中国进行载人航天研究的历史可以追溯到20世纪70年代初。

在中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后，当时的国防部五院院长钱学森就提出，中国要搞载人航天。国家当时将这个项目命名为“714工程”（即于1971年4月提出），并将飞船命名为“曙光一号”。

然而，中国在开展了一段时间的工作之后，认为无论是在研制队伍、经验方面，还是在综合国力、工业基础方面搞载人航天都存在一定的困难，这个项目就搁到了一边。

20世纪70年代初，中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后，开始了东方红二号、东方红二号甲、东方红三号等多颗通信卫星的研制工作。

进入80年代后，中国的空间技术取得了长足的发展，具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。

特别是1975年，中国成功地发射并回收了第一颗返回式卫星，使中国成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家，这为中国开展载人航天技术的研究打下了坚实的基础。

1992年1月，中国政府批准载人航天工程正式上马，并命名为“921工程”。在“921工程”的七大系统中，核心是载人飞船，载人飞船则由中国空间技术研究院为主来进行研制。

“921工程”正式上马时中央就提出了“争8保9”的奋斗目标， 即1998年要在技术上有一个大的突破，1999年要争取飞船上天。中国唐家岭航天城，为中国的载人航天工程完成载人航天的任务做了物质条件的保证。

(6)宇宙发展历史扩展阅读

世界探索宇宙的发展历程：

二战后，美国和前苏联在德国的研究基础上继续从事火箭及其他航天技术的研究工作。到20世纪50年代，美国和前苏联研制的各种类型导弹武器相继问世，形成了导弹武器系统，同时也积累了研制运载火箭的经验，建立了与之配套且初具规模的工业设施。

1957年10月4日，前苏联采用改装的P－7洲际导弹把世界上第一颗人造地球卫星送入太空。 人类要实现上天的愿望必须满足三个条件：

第一要有强大的运载工具，第二要有乘坐宇航员的先进的航天器，第三必须弄清高空环境和飞行环境对人体的影响，并找到防护措施。

到20世纪50年代，美国和前苏联在这几方面都取得了长足的进步，为载人航天奠定了坚实的技术基础。

1961年4月12日，前苏联首先将载有世界上第一名宇航员尤里·加加林的“东方1号”宇宙飞船送入离地面181～327千米的空间轨道。尤里·加加林的航天飞行，实现了人类梦寐以求的飞天愿望，开创了载人航天的新时代。

美国也紧随其后，1969年7月20日，“阿波罗Ⅱ号”登月舱在月球“静海”区安全着陆，美国宇航员N·A·阿姆斯特朗和E·E·奥尔德林登上月球，实现了人类几千年的梦想，使嫦娥奔月的神话变成了现实，人类探索太空的成就达到了新的高峰。

自第一颗人造卫星成功发射后，在短短不到半个世纪的时间里，人类对太空的探索已取得了飞速发展。

从人造卫星的应用到星际探索，从月球探险到火星、土星勘探计划再到彗星“深度撞击”。截至2004年底，世界各国共进行了航天发射4000多次，把5500多个各类航天器送入太空，目前，仍在轨道上或宇宙中运行的航天器大约有1300多个。

迄今为止，人类已经研制成功了载人飞船、空间站、航天飞机等三种不同的载人航天器，将500多人送入太空，有12人登上月球，并已开始建造永久性载人空间站。

7. 人类对宇宙的认识发展史

1881年，美国实验物理学家A.麦克尔逊以高度的准确性测量了光沿着不同方向传播的速度数值。为了探测预想中的微小差别，A.麦克尔逊使用了非常精确的实验设备，他的实验精确性很高，他测量出来的速度差别比预想中的差别要小得多。A.麦克尔逊的实验，以后在不同的条件下又作过多次。他的实验得到了出乎预料的结果。在一个运动着的参照系里，光的传播情形同我们在前面推想的恰恰相反。A.麦克尔逊发现，在地球上，光向任何方向传播，其速度都时相同的、不变的。在这一意义上，光的传播使我们联想到子弹的飞行。前面我们曾经设想，在一列运动中的火车上，子弹运动同火车的运动无关。同车厢相对而言，子弹向任何方向运动，其前进速度是相同的。

于是，A.麦克尔逊的实验证明：同我们的推想恰恰相反，光的传播同运动的相对性原理并不矛盾，而是完全符
合运动的相对性原理。这也就是说，我们在前面“运动的相对性原理会被动摇吗”一节中所作的推理是完全错误的。

相对论的研究对象是超越我们日常经验的高速运动世界和广阔的宇宙，这是我们难以理解相对论的主要原因。

自相对论诞生之日起，它所带来的时空观革命就极大地拓展了人类对宇宙的理解。从相对论中，人们发现了时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量等奇妙现象。几乎宇宙所有的奥秘都隐藏在相对论那几行简单的公式中。

狭义相对论证明高速旅行会使时间变慢，假定将来的某个时候，人们已解决了所有的技术难题，能够制造一艘以亚光速飞行的宇宙飞船，一定意义上的时间旅行就变成可能了。如果飞船以亚光速从地球出发向遥远的星系飞去，来回的旅程仅仅几年（按飞船上的时间），但在此期间地球上却已过去了几千年，一切都发生了天翻地覆的变化。如果人类文明依然还存在的话，那又会是一个什么新的模样呢？

广义相对论表明，时空可以不是平坦的，而是弯曲的。我们可以在地球与宇宙遥远的地方这两点之间凿出一个虫洞，然后用某种“奇异物质”把洞口撑开，使之成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道，让我们在瞬间到达遥远的彼岸。然后当我们返回时，虫洞的奇异性质让我们年轻了很多。

广义相对论判定足够的质量能改变和扭曲时空，数学家法兰克•提普勒据此设想了把时空卷起来的时间旅行方法。他认为，如果太空中的一个巨大物体以一半光速旋转，时空便会扭曲折回。因此，只要将来有人制造一个巨大的圆筒，它的长约为直径的10倍，然后使圆筒以15万公里/秒的速度旋转，便会使圆筒中央附近产生一个扭曲折回的时空。

要将这圆筒当时间机器使用，宇宙飞船一定要开到圆筒的中心沿圆筒内壁盘旋飞行：逆圆筒旋转的方向航行是驶入过去，顺圆筒旋转的方向航行是驶入未来，每盘旋一周都使宇宙飞船更深入过去或未来一些。时间旅行者到达了目的时间，便将飞船驶离圆筒。有一件必须明了的事是，正像所有理论上的时间机器一样，就是驶向过去无论怎样也不能到达比制成圆筒更早的时间。

时间旅行是一个极具幻想色彩、也极具魅力的话题，长期以来，科学家们提出的方案一个又一个，时间旅行可能遇到的问题也被热烈讨论着。总有一天，相对论迷人的光芒会照耀着我们开始真正的时间旅行。

原子裂变

1905年11月，爱因斯坦同样在德国《物理学纪事》杂志上发表了关于狭义相对论的第二篇文章：《物体的惯性同它所包含的能量有关吗？》，这是一篇短文，在这篇论文中，他提出一个物体的质量并不是恒定不变的，而是随着运动速度的增加而增加。这就是运动中物体的“质增效应”。

现在我们想象我们在推一辆小板车，板车很轻，上面什么东西也没有。假设这是一辆在真空中的“理想”板车，没有任何摩擦力、也没有任何阻力，因此，只要我们持续地推它，它的速度就越来越快，但随着时间的推移，它的质量也越来越大，起初像车上堆满了钢铁，然后好像是装着一座喜马拉雅山、再然后好像是装着一个地球、一个太阳系、一个银河系……当小板车接近光速时，好像整个宇宙都装在它上面——它的质量达到无穷大。这时，你无论施加多大力，无论推多长时间，它都不可能运动得再快一些。

由此可见，光子既然以光速传播，它的静止质量就必须等于零，否则它的运动质量就会无穷大。

当物体运动接近光速时，我们不断地对物体施加外力，供给能量，可物体速度的增加越来越困难，我们施加的能量去哪儿了呢？其实能量并没有消失，而是转化为了质量。这就是说，物体质量的增加与动能增加有着密切联系，或者说物体的质量与能量之间有着密切联系。爱因斯坦在说明这种联系的过程中，提出了著名的质能关系式：E=mc2.

能量等于质量乘以光速的平方，即使是在不甚关心其实用价值的纯理论型的物理学家看来也是惊心动魄的，而在绝大多数人眼里，能量等于质量乘以光速的平方，即能量是质量的9万亿倍，是多么诱人的前景呀！指甲盖般大小的物质的质量如果完全消失，其释放的能量是用以万吨煤炭来计算的。

遗憾的是，没人能随便减少质量，譬如一块石头，我们尽可以用锤子砸成小块，然后碾成碎末，可是当你仔细地收集这些碎末后就会发现它的质量并未变化。

但是，十几年后的1939年，约里奥•居里、费米、西拉德这三位科学家分别独立发现了链式反应，使人类找到了释放巨大原子能的方法。铀235的核收到中子轰击就会发生裂变，分裂成两个中等质量的新原子核，放出1～3个中子，并释放出巨大能量，这些中子又能引发其它铀核再分裂，如此反复，形成连锁反应，不断释放巨大能量。这就是链式反应。

宇宙大爆炸

令我们这些当代人感到惊诧的是，迟至1917年，那些人类最具智慧的大脑仍然以为我们的银河系就是整个宇宙，而这个银河系大小的宇宙永远都是稳定不变的，既不会变大也不会变小，这就是流传了千百年的稳恒态宇宙观。

1917年，爱因斯坦试图根据广义相对论方程推导出整个宇宙的模型，但他发现，在这样一个只有引力作用的模型中，宇宙不是膨胀就是收缩。为了使这个宇宙模型保持静止，爱因斯坦在他的方程里额外增加了一个新的概念——宇宙常数，它表示的是一种斥力，同引力相反，它随着天体之间距离的增大而增强。这是一个假想的、用以抵消引力作用的力。

然而，爱因斯坦很快发现自己错了。因为科学家们很快发现，宇宙实际上是膨胀的！

最早观察到这一点的是20世纪的天文学之父哈勃。哈勃1889年出生于美国的密苏里州，毕业于芝加哥大学天文系。1929年，哈勃发现所有星系都在远离我们而去，这表明宇宙正在不断膨胀。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀，因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。

宇宙的膨胀意味着，在早先，星体相互之间更加靠近，并且在更遥远过去的某一刻，它们似乎在同一个很小的范围内。

宇宙膨胀的消息传到著名物理学家伽莫夫那里去的时候，立即引起了这位学者的兴趣。乔治•伽莫夫出生于俄国，自小对诗歌、几何学和物理学都深感兴趣，在大学时期成为物理学家弗里德曼的得意门生。弗里德曼曾在爱因斯坦之后提出了重要的宇宙膨胀模型，伽莫夫也成为宇宙膨胀理论的热心支持人之一。1945年，人类史上第一颗原子弹爆炸成功，看着蘑菇云升起的照片，伽莫夫突发灵感：把原子弹规模“放大”到无穷大，不就成了宇宙爆炸吗？他把核物理知识和宇宙膨胀理论结合起来，逐渐形成了自己的一套大爆炸宇宙理论体系。

1948年，伽莫夫和他的学生阿尔法合写了一篇著名论文，系统地提出了宇宙起源和演化的理论。与我们惯常的想法不同，这个创生宇宙的大爆炸不是发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是空间本身在扩展，星系物质随着空间的扩展而分开。

根据大爆炸宇宙论，极早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。伽莫夫还作出了一个非凡的预言：我们的宇宙仍沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中，不过温度已降到6K左右。正如一个火炉虽然不再有火了，还可以冒一点热气。

1964年，美国贝尔电话公司年轻的工程师——彭齐亚斯和威尔逊，因一次偶然的机会发现了伽莫夫所预言的早期宇宙的残余辐射，经过测量和计算，得出这个残余辐射的温度是2.7K（比伽莫夫预言的温度要低），一般称为3K宇宙微波背景辐射。这一发现有力的佐证了宇宙大爆炸理论。

广义相对论的智慧之处就在于，它从诞生起就能描述整个完整的宇宙，即使那些未知的领域也被全部囊括进去。让它对付像太阳系这样小小的、很普通的时空领域可真是大材小用了。

宇宙常数死而复生——暗能量

在发现了宇宙膨胀这个事实后，爱因斯坦就急急忙忙把他方程中的宇宙常数项去掉了，并认为宇宙常数是他“一生中最大的错误”。随后，宇宙常数被抛进历史的垃圾堆。

然而造化弄人，几十年后，宇宙常数又像鬼魂般的复活了。这次宇宙常数的复活要归因于暗能量的发现。

1998年，天文学家们发现，宇宙不只是在膨胀，而且在以前所未有的加速度向外扩张，所有遥远的星系远离我们的速度越来越快。那么一定有某种隐藏的力量在暗中把星系相互以加速膨胀的方式撕扯开来，这是一种具有排斥力的能量，科学家们把它称为“暗能量”。近年来，科学家们通过各种的观测和计算证实，暗能量不仅存在，而且在宇宙中占主导地位，它的总量约达到宇宙总量的73%，而宇宙中的暗物质约占23%、普通物质仅约占4%.我们一直以为满天繁星就已经够多了，宇宙中还有什么能比得上它们呢？而现在，我们才发现这满天繁星却是“弱势群体”，剩下的绝大部分都是我们知之甚少或干脆一无所知的，这怎么不让人感到惊心动魄呢！

事实上，早在1930年，就有天体物理学家指出，爱因斯坦那加入了宇宙常数的宇宙学方程并不能导出完全静态的宇宙：因为引力和宇宙常数是不稳定的平衡，一个小小的扰动就能导致宇宙失控的膨胀和收缩。而暗能量的发现告诉我们，爱因斯坦那作为与引力相抗衡的宇宙常数不仅确确实实存在，而且大大扰动了我们的宇宙，使宇宙的膨胀速率严重失控。在经历了一系列曲折后，宇宙常数正在时间中复活。

宇宙常数今日以暗能量的面目出现在世人面前，它所产生的汹涌澎湃的排斥力已令整个宇宙为之变色！暗能量和引力之间的角力战自宇宙诞生起就没有停止过，在这场漫长的战斗中，最举足轻重的就是彼此的密度。物质的密度随着宇宙膨胀导致的空间增大而递减；但暗能量的密度在宇宙膨胀时，变化得非常缓慢，或者根本保持不变。在很久以前，物质的密度是较大的，因此那时的宇宙是处于减速膨胀的阶段；现今的暗能量密度已经大于物质的密度，排斥力已经从引力手中彻底夺得了控制权，以前所未有的速度推动宇宙膨胀。根据一些科学家的预测，再过200多亿年，宇宙将迎来动荡的末日，恐怖的暗能量终将把所有的星系、恒星、行星一一撕裂，宇宙将只剩下没有尽头的寒冷、黑暗。

暗能量的发现，也充分地体现了人类认知过程又走进了一个“悖论怪圈”：即宇宙中所占比例最多的，反而是最迟也是最难为我们所知晓的。一方面人类现在对宇宙奥秘的了解越来越多，另一方面我们所要面对的未知也越来越多。而这日益深远的未知又反过来不断刺激着人类去探索宇宙背后的真相。

暗能量是怎么来的？它将如何发展？这已经是21世纪宇宙学所面临的最重大问题之一。

黑洞大发现

广义相对论表明，引力场可以造成空间弯曲，强大的引力场可以造成强烈的空间弯曲，那么无限强大的引力场会产生什么情况呢？

1916年爱因斯坦发表广义相对论后不久，德国物理学家卡尔•史瓦西就用这个理论描绘了一个假设的完全球状星体附近的空间和时间是如何弯曲的。他证明，假如星体质量聚集到一个足够小的球状区域里，比如一个天体的质量与太阳相同，而半径只有3公里时，引力的强烈挤压会使那个天体的密度无限增大，然后产生灾难性的坍塌，使那里的时空变得无限弯曲，在这样的时空中，连光都不能逃逸！由于没有了光信号的联系，这个时空就与外面的时空分割成两个性质不同的区域，那个分割球面就是视界。

这就是我们今天耳熟能详的黑洞，但在那个年代，几乎没有人相信有这么奇怪的天体存在，甚至包括爱因斯坦本人和爱丁顿这样的相对论大师也明确表示反对这种怪物，爱因斯坦还说他可以证明没有任何星体可以达到密度无限大。就连黑洞这个名称也是一直到1967年才由美国物理学家惠勒命名。

历史当然不会因此而停止前进，时间进入20世纪30年代，美国天文学家钱德拉塞卡提出了著名的“钱德拉塞卡极限”，即：一颗恒星当其氢核燃尽后的质量是太阳质量的1.44倍以上时，将不可能变成白矮星，而会继续坍塌收缩，变成体积比白矮星更小、密度比白矮星更大的星体，即中子星。1939年，美国物理学家奥本海默进一步证明，一颗恒星当其氢核燃尽后的质量是太阳质量的3倍以上时，其自身引力的作用将能使光线都不能逃出这个星体的范围。

随着经验的积累，关于黑洞的理论变得成熟起来，人们从彻底拒绝这个怪物到渐渐相信它，到20世纪60年代，人们已普遍接受黑洞的概念，黑洞的奥秘被逐渐研究出来。

严格而言，黑洞并不是通常意义下的“星”，而只是空间的一个区域。这是与我们日常宇宙空间互不连通的区域，黑洞视界将这两个区域隔绝开，在视界以外，可以由光信号在任意距离上相互联系，这就是我们所居住的正常宇宙；而在视界以内，光线并不能自由地从一个地方传播到另一个地方，而是都朝向中心集聚，事件之间的联系受到严格限制，这就是黑洞。

在黑洞的内部，物体向黑洞坠落的过程中，潮汐力越来越大，在中心区域，引力和起潮力都是无限大。因此，在黑洞中心，除了质量、电荷和角动量以外，物质其他特性全部丧失，原子、分子等等都将不复存在！在这种情形下，无法谈论黑洞的哪一部分物质，黑洞是一个统一体！

在黑洞中心，全部物质被极为紧密地挤压成为一个体积无限趋近于零的几何点，任何强大的力量都不可能把它们分开，这就是所谓的“奇点”状态。广义相对论无法对此进行考察，而必须代之以新的正确理论——量子理论。讽刺的是，广义相对论给我们导出了一个黑洞，却在黑洞的奇点之处失效，量子理论取而代之，而量子理论和相对论却根本互不相容！

宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪 ，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。

最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。

公元2世纪，C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年，N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年，J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，伽利略•伽利雷则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年，I.牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。

在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年，乔尔丹诺•布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶，T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希•威廉•赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。

18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。

近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。

宇宙演化观念的发展 在中国，早在西汉时期，《淮南子•俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子•天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊，也存在着类似的见解。例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。

太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。

1911年，E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，伯特兰•阿瑟•威廉•罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序，后沿主序下滑，最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ，亚瑟•斯坦利•爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。

1917年，A.阿尔伯特•爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，G.D.弗里德曼发现，根据阿尔伯特•爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。1927年，G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶，G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型，他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。

宇宙图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。

现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为，太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）。恒星是由星云产生的，它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的起源和宇宙起源密切相关，流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年，温度降到4000K，宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期，这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性，或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸，当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀，它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程，直至10～20亿年前，才进入大规模形成星系的阶段，此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期，在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候，它曾经历了一个暴涨阶段。

宇宙的创生 有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面：①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无，则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的，这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”，因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系 ，也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式，把“无”和“有”作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式，转化为“有”——已知的物质和能量形式，这在认识论和方法论上有一定意义。

时空起源 有些人认为，时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论，在小于10-43秒和10-33厘米的范围内，就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量，因此时间和空间概念失效了，是一个没有时间和空间的物理世界。这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样，今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。由于在大爆炸后10-43秒以内，广义相对论失效，必须考虑引力的量子效应，因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。这些工作都是有益的，但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式，而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。

人和宇宙 从本世纪60年代开始，由于人择原理的提出和讨论，出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。人择原理认为 ，可能存在许多具有不同物理参数和初始条件的宇宙，但只有物理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类，因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律，减少它们的任意性，使一些宇宙学现象得到解释，这在科学方法论上有一定的意义。但有人提出，宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在。这种观点值得商榷。现在根据暴涨模型，那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态，有可能从极早期宇宙的演化中产生出来，而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。但有些人认为，由于暴涨引起的巨大距离尺度，使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。这种担心有其理由，但如果暴涨模型正确的话，随着科学实践的发展，一定有可能突破人类认识上的困难。

8. 宇宙的发展

第一部分：人类的太空梦 我们的祖先仰望太空，太空深不可测，日月星辰的无穷变化等都引起了他们的遐想，嫦娥奔月、孙悟空大闹天宫、希腊神话等等，成为人类飞向太空的梦想。为实现这一梦想，人类开始了不懈的努力，如中国的万户和原始火箭等等。 真正的太空探索并非是有勇气就可以实现的，这需要一系列理论准备和一定的实践基础。本部分着重介绍太空理论和实践的奠基人----齐奥尔科夫斯基，以及其他为人类实现太空梦想而做出贡献的戈达德、布劳恩等人的经历和成就。 第二部分：飞向太空 这一部分讲述人类进入太空之前的各种准备活动和实践，包括前苏联发射的第一颗人造卫星，这是首次进入太空的地球上的物品，动物作为人类的朋友首次进入太空，为人类上天奠定基础，第一个进入太空的宇航员加加林等。 人类进入太空对宇航员的要求十分严格，不仅需要很高的学识和技术，还要有良好的体魄，此外还必须拥有过硬的心理素质以忍得住太空的寂寞……在这一部分也详细地介绍挑选宇航员和训练宇航员的过程及步骤。 第三部分：月球漫步 月球到底是什么样子的，这是多少年以来人们心目中的疑问。1969年美国人终于踏上了月球，这是人类第一次踏上地球以外的星球，是人类航天历史上的一次伟大胜利。美国先后进行了17次登月试飞和飞行，有6次登上月球。 第四部分：太空生活 在太空微重力的条件下，人类的生活和工作方式发生了很大的变化，那么宇航员在太空是怎样吃饭、睡觉、洗澡、上厕所、运动、娱乐、工作的呢？这一部分你可以了解宇航员的太空生活。 第五部分：太空英烈 为实现人类的太空梦，很多人都付出了艰苦的努力，在铺满鲜花和彩带的辉煌中，人类也为此付出了血的代价，留下了痛苦的回忆，那些为人类航天事业献身的宇航员们将永载史册。这部分重点介绍航天史上两次重大的事故，挑战者号和哥伦比亚号的失事。 第六部分：中国的航天之路 中国的航天事业起步比较晚，但是完全依靠自己的力量，经过多年的努力和探索，如今我国已经处于航天事业发展的前端。2003年10月15日，我国成功的发射了载人航天飞机，这将标志着我国成为继美国、前苏联（俄罗斯）之后的第三个能够发射载人航天器的国家。这一部分主要介绍中国航天事业的发展历程。 第七部分：飞向未来 尽管人类进入了太空，登上了月球，但人类开发太空和寻找其他文明的梦还在继续。这一部分介绍人类将在太空建立居民点，在月球、火星建立城市等的设想，以及开发水星、木星、金星、天王星、海王星、冥王星的设想和向宇宙深处挺进的打算。

9. 宇宙历史

大约150亿年前，我们的宇宙还是一个质量非常大但体积非常小的点。突然这个点爆炸了，中子、质子、电子产生了。这时的温度高达100亿度以上。随着宇宙的迅速膨胀，其温度也逐渐降低，这些基本粒子就形成了各种元素，这些物质微粒相互吸引、融合，形成越来越大的团块，这些团块又逐渐演化成星系、恒星、行星，在个别的天体上还出现了生命现象，能够认识宇宙的人类最终诞生了。

这就是目前有关宇宙历史最可能的一种解释。这一理论就是现代宇宙学中最有影响的大爆炸学说。4月23日，美国加利福尼亚大学天文物理学家乔治·斯穆特在美国物理学会会议上宣布，他领导的科学小组发现了宇宙诞生初期的物质云团，有力地支持了大爆炸学说。他们的这一发现最近引起世界科学界的极大关注，被认为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家斯蒂芬·霍金4月24日发表声明说：“这是本世纪最重要的发现”。

斯穆特的科学小组是利用美国1989年11月发射的宇宙背景探测卫星发现这一物质云团的。斯穆特认为该云团是宇宙大爆炸30万年后的产物。这个巨大的云团是目前发现的最大的宇宙结构，其最大跨度约100亿光年，为现有宇宙尺寸的三分之二，其最小跨度也有5亿光年。在此之前科学家发现的最大宇宙结构为长达2亿光年的“宇宙长城”。

早在60年代，科学家就已探测到宇宙空间中均匀分布着的宇宙背景辐射，其温度为零下270摄氏度。大爆炸学说认为，这种辐射是宇宙大爆炸后的“余烬”。从这些“余烬”中，科学家可以推测大爆炸初期的情景。

宇宙背景探测卫星进入地球轨道后，对天空进行了3亿次测量。研究人员利用计算机对这些观测数据进行分析后发现，在遥远天际的宇宙背景辐射中存在着一个三千万分之一度的微小温度波动，如同在“余烬”中闪动着的微弱“火光”，这表明在遥远天际存在着密度非常小的物质云团。
目前，大爆炸学说可以解释较多的观测现象。天文学家观测到远处的天体总是远离地球而去，这证明宇宙仍在膨胀；各种天体的年龄都小于200亿年，这也符合该学说有关大爆炸后才形成各种天体的推论。另外，大爆炸理论还成功地预言了宇宙背景辐射的存在。大爆炸学说预言在大爆炸之后、星系形成之前宇宙的结构应当是云团。不过，在此之前科学家缺乏从大爆炸到星系形成这一阶段的观测事实，这一巨大云团的发现证实了大爆炸学说的预言，通过对它的观测，科学家可以进一步推测宇宙初期的情景。

另外，这一巨大云团的发现还证实了科学家的另一项预言，即宇宙质量的百分之九十存在于“暗物质”中。以往天文学家观测到的宇宙总质量远比理论上计算出的宇宙总质量要小得多。这些“消失”了的物质被称为“暗物质”。“暗物质”的多少直接影响着宇宙的未来，如果宇宙总质量小于某一数值，那么它将象现在这样一直膨胀下去；如果其总质量大于这一数值，那么天体之间的引力将使宇宙停止膨胀，并在这一巨大引力作用下开始收缩，形成宇宙“大坍塌”，直至大爆炸前的状态。

目前，科学家正进一步利用这颗宇宙背景探测卫星探测云团是如何形成原始星系的。英国科学家表示将于明年利用地面射电望远镜对这个云团进行观测，进一步揭示宇宙的奥秘。分别于1990年4月和1991年4月进入太空的“哈勃”天文望远镜和伽马射线探测器也将有助于人们进一步认识宇宙。“哈勃”望远镜可以“窥测到”140亿光年远的地方，也就是能“窥测到”140亿年前宇宙大爆炸初期的情景；而伽马射线探测器则通过对伽马射线的探测揭开“暗物质”之谜，从而揭示宇宙未来的命运。

宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。
《淮南子·原道训》
注:“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。

千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。
在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。
大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。

10. 宇宙的历史发展

这个用文字很难说清楚。
但是推荐朋友你看一部科教片
《宇宙与人》回
《宇宙与人》是中国高科技含量最高的一部科教电影，仅电脑动画制作就长达45分钟。同时，该片还是第一部关于宇宙到生命的大型科教电影，也是我国第一部立体声科教电影，该片获得第七届北京大学生电影节科教片特别奖。?

影片《答宇宙与人》带领观众在宇宙之中畅游，倘佯在宇宙150亿年的时空里，遥看地球的诞生，生命的进化，聆听物质创生的述说，观赏宇宙伟大的史诗般进程。影片详尽、真切地表现人类所认识到的宇宙重大事件以及人类认识宇宙的智慧。

通过电影制作后的影片以惊人的场面展现了宇宙的奥秘，恢宏的立体声音响、深刻的哲理、精美的地球景观、空灵而深邃的音乐，将给观众以空前的视听享受。业内人士高度评价该片的艺术成就，称该片是一部堪与外国大片较量的中国科教大片，它能使观众在60分钟的时间里，完成一次150亿年宇宙时间的漫游，并且能感受到一支孤军奋战的智能生命在浩翰的宇宙中的人文情怀。

影片由何祚庥、吴心智、胡景耀等6位科学家出任科学顾问。

迅雷里面可以找得到。